Forfattere
Tænk, hvis du kunne tage en dragt på, som øjeblikkeligt øgede din styrke eller udholdenhed – en dragt, som gjorde det lettere at løfte genstande eller gjorde det muligt at holde tungt værktøj uden at blive træt? Det viser sig, at det kan man. De kaldes exoskeletter (forkortet exos). Denne nye klasse af bærbar teknologi bruges allerede af titusinder af arbejdere over hele verden til at udføre deres arbejde mere sikkert og effektivt. Men disse exos er ikke som de robotagtige superheltedragter i filmene. I denne artikel dykker vi ned i videnskaben, teknikken og virkningen af virkelighedens exoer på arbejdspladsen. Vi undersøger, hvordan exos fungerer – fra simple fjederbaserede enheder til mere komplekse motoriserede enheder – og hvilke udfordringer designerne står over for. Du vil lære, hvordan exos ændrer den måde, folk udfører fysisk arbejde på i brancher som produktion, logistik, landbrug, byggeri og sundhedspleje, og hvorfor exos kan være almindelige, når børn i dag begynder at arbejde.
Teknologier til forstærkning af mennesker er overalt omkring dig. De kan bæres og er bærbare. Og de er så meget en del af din hverdag, at du måske ikke engang lægger mærke til dem.
Bruger du eller nogen af dine venner og familie briller? Vi har alle et begrænset syn, og det bliver værre, når vi bliver ældre. Briller giver os mulighed for at se længere, mere detaljeret og se ting, som vi måske ellers ville have overset. Tænk derefter på telefonen i din lomme (eller den, du ville ønske, dine forældre ville give dig). Telefoner giver os mulighed for hurtigt at komme i kontakt med mennesker langt væk og få adgang til en stor mængde information på internettet. Briller og telefoner forbedrer hver især vores menneskelige evner i en ekstraordinær grad. Og alligevel er de helt almindelige i dag.
Men hvad med fysisk forstærkning? Forestil dig noget, du kunne tage på for øjeblikkeligt at forbedre dine fysiske evner; f.eks. noget, der gjorde dig 25 % stærkere, fordoblede din udholdenhed eller gjorde dig i stand til at udføre en anstrengende opgave mere sikkert og med mindre anstrengelse.
Det, du forestiller dig, kaldes et exoskelet., eller forkortet exo. Exos er bærbare enheder, der hjælper, støtter eller forstærker (øger) bevægelse gennem fysiske interaktioner (kræfter) med brugerens krop. Det fedeste er, at exos findes og allerede bruges af titusinder af arbejdere verden over.
Selv om exos stadig er en relativt ny opfindelse, forudser mange eksperter, at de vil blive almindelige. Men disse exos er ikke som de robotagtige superheltedragter, du måske har set på tv eller i film. I denne artikel dykker vi ned i en verden af virkelige exoer. Vi vil diskutere, hvad exoer er, hvor de bruges, hvordan de fungerer, og nogle af udfordringerne ved at designe exoer.
Work exos (også kaldet occupational exos) er bærbare enheder, der gør fysiske job lettere, eller som hjælper med at forbedre en arbejdstagers fysiske præstation eller sikkerhed (figur 1). Det er vigtigt, fordi arbejdsskader på grund af fysisk overanstrengelse rammer hundredtusinder af mennesker og koster over 12 milliarder dollars (USD) hvert år alene i USA. Exos kan hjælpe folk med at løfte tunge ting med mindre risiko for skader [1], opretholde en vanskelig kropsholdning med mindre muskelbelastning eller udføre en gentagen opgave med højere kvalitet og mindre træthed. Exos kan være lavet af metal, plast, elastik eller stof. Traditionelt er exos stive (deraf betegnelsen exoskelet), men moderne exos kan også være bløde, f.eks. tekstilbaserede exos (kaldet exosuits).
Arbejdere, der udfører opgaver over hovedet, som at male lofter eller montere elektriske ledninger højt oppe, kan bruge arm-exos (også kaldet skulder-exos) til at gøre disse job mindre trættende og reducere deres risiko for skulderskader. Disse exos får det til at føles meget lettere at holde værktøjet (og armene) oppe, næsten som om man svæver eller har en usynlig assistent, der støtter ens arme. Det betyder, at medarbejderne kan udføre deres arbejde uden at blive så trætte eller ømme, hvilket kan forbedre arbejdskvaliteten og trivslen både på og efter arbejdet.
Der findes også exos til at støtte mange andre opgaver og kropsdele. Der findes exos til ryggen, hænderne og benene. For eksempel kan lager- og leveringsarbejdere, der læsser og losser kasser, bruge exos til ryggen for at gøre løft lettere og mindre trættende. Folk i brancher som landbrug, tømrerarbejde og vedligeholdelse, der arbejder i foroverbøjede eller akavede stillinger i lange perioder, kan bruge exos til ryggen for at opnå stabilitet og aflastning. Arbejdere i produktions- eller byggeindustrien, som griber om tungt værktøj, kan bruge hånd-exos til at reducere belastning og træthed i fingermusklerne. Læger, sygeplejersker og samlebåndsarbejdere, der skal stå eller sidde på hug i lange perioder, kan bruge ben-exos til at støtte deres kropsvægt. Der udvikles også ben-exo’er til soldater, brandmænd og bjergbestigere, som måske skal bære tungt udstyr over lange afstande.
Selv om hver af disse exos er rettet mod en anden opgave eller kropsdel, tjener de alle et lignende formål: De hjælper mennesker, der udfører fysisk arbejde, med at udføre deres job mere sikkert og effektivt. Resultatet er, at folk kan gå hjem efter arbejde med mindre smerter og mere energi, så de kan nyde deres familier, venner og andre aspekter af deres liv.
Exos fungerer som et ekstra sæt muskler under bevægelse (figur 2). I stedet for at al kraften kommer fra dine egne biologiske muskler, kommer en del af kraften – f.eks. den kraft, der er nødvendig for at gå, bøje, løfte eller stå – fra den bærbare exo. Normalt udfører personen stadig det meste af arbejdet med sine egne muskler, men at bære en exo kan gøre visse opgaver 10-50 % lettere [2]. Det er en stor lettelse for mennesker, der udfører mange timers fysisk arbejde hver dag.
Der findes to hovedtyper af exos: elastiske exos (også kaldet passive) og aktive exos (også kaldet powered). Elastiske exos har ikke motorer eller elektroniske dele. I stedet bruger de mekaniske elementer som fjedre og håndtag til at støtte kroppen, hjælpe med bevægelse eller forbedre den fysiske præstation. Når en person iført en exo bøjer sig ned for at samle en genstand op, lagres der f.eks. potentiel elastisk energi i en fjeder (f.eks. fordi et elastisk bånd strækkes, figur 2), hvilket reducerer kraften på rygmusklerne og ledbåndene. Når personen begynder at løfte, returnerer fjederen sin elastiske energi, hvilket giver et løft og gør genstanden lettere at løfte. På grund af det fysiske princip om løftestangseffekt reducerer exo’en også den samlede trykkraft på rygknogler (kaldet ryghvirvler) og diskusskiver. Elastiske exos er generelt lettere, billigere og enklere end aktive exos. De kræver ikke batterier eller opladning, hvilket gør dem meget pålidelige og ofte lettere at bruge. Elastiske exos kan dog kun levere visse typer assistanceprofiler og har generelt ikke de ekstra sensorfunktioner, som aktive exos tilbyder.
Aktive exos er en slags bærbare robotter. De er udstyret med motorer, der genererer hjælpende kræfter, batterier, der driver motorerne, og computersystemer, der styrer, hvor meget og hvornår motorerne udøver kræfter. En af fordelene ved aktive enheder er, at de kan indsamle data fra indbyggede sensorer. Sensordata bruges af aktive exoer til at fortolke eller forudse bærerens bevægelser og til at koordinere motorerne, så de hjælper til [3]. Det er faktisk meget vanskeligt at bevæge en bærbar robot i samklang med bæreren på en måde, der er sikker, ikke forstyrrer bevægelsen, ikke laver mange fejl og reagerer hurtigt og flydende nok til ikke at irritere (eller bringe) den person, der bærer den, i fare. Dette problem er fortsat en stor udfordring inden for ekso-feltet.
Der er ikke noget enkelt eller universelt svar på spørgsmålet om, hvilken type ekso der er bedst. Både elastiske og aktive exoer kan forbedre den fysiske præstation, aflaste musklerne og reducere risikoen for skader, ofte i samme grad [4]. Når det drejer sig om assistance, er den begrænsende faktor normalt brugerens komfort – hvor hårdt en exo kan skubbe eller trække, før personen føler sig utilpas [5]. Både fjedre og motorer kan generere kræfter, der er højere, end folk kan tåle. Så det handler generelt ikke om, hvorvidt ekso-kræfterne kommer fra en fjeder eller en motor – den bedste ekso-løsning afhænger af det specifikke job og brugeren. Det samme gælder for stive og bløde exoer – der er fordele og ulemper ved begge. Exos er bærbare værktøjer, og forskellige værktøjer har forskellige tilfælde, hvor de udmærker sig. Med arbejds-exo’er handler det om at forsøge at designe og matche de rigtige værktøjer til de rigtige jobs.
At designe exos kræver mange færdigheder og perspektiver, herunder ingeniørarbejde (til mekaniske dele og kontrol), tøjdesign (til bløde varer og komfort) og psykologi (til æstetik og brugeraccept). Det skyldes, at exos ikke kun skal assistere effektivt og pålideligt, men de skal også sidde behageligt på mennesker i alle størrelser og former, og de skal ligne noget, som folk rent faktisk har lyst til at have på. Exos er en ny teknologi, så der er stadig masser af plads til kreativitet, forbedringer og designinnovationer. Men du behøver ikke at vente, til du er voksen eller arbejder for et exo-firma, for at begynde at bygge din egen. Der findes exo-sæt til børn, som man kan købe og bygge, f.eks. en cyborg-hånd. Eller du kan bygge din egen unikke exo af ting og materialer fra dit hjem. Hvis du har brug for ideer, kan du gå ind på denne side og søge efter exoskeletter. Du vil finde en guldgrube af gør-det-selv-designs af exoer, fra simple til komplekse.
Exos er så ny en teknologi, at de endnu ikke er udbredt på arbejdspladsen. Men mange eksperter forventer, at exos vil blive udbredt i visse brancher i fremtiden. Arbejds-exos er først begyndt at blive brugt på arbejdspladser i løbet af de sidste par år. Brancherne bliver gradvist opmærksomme på exos og lærer, hvor det er bedst at bruge dem. Ligesom enhver anden ny teknologi har exos tekniske og praktiske udfordringer. Forskere, ingeniører, designere og innovatører forsøger f.eks. at reducere exos‛ omkostninger og vægt, forbedre den fysiske og termiske komfort for mænd og kvinder af forskellig størrelse og form, minimere interferens med andre bevægelser og opgaver, lave exos, der er lettere at bruge og optimeret til specifikke job, forbedre batteriets levetid og overvinde begrænsninger i, hvordan exos styres.
Udsigterne for arbejds-exos er lovende. Denne artikel fokuserede på væksten af exos på arbejdspladsen, men der findes også medicinske exos, der er designet til at hjælpe mennesker med handicap med at udføre daglige aktiviteter, og rekreative exos, der er beregnet til at hjælpe folk med at dyrke sport og andre sjove aktiviteter som vandreture og skiløb. Der er stadig mere at lære videnskabeligt om de langsigtede og større virkninger af exos, men i løbet af det næste årti forventes udbredelsen af disse bærbare teknologier at vokse eksponentielt. Exos kan endda blive standardværktøj eller sikkerhedsudstyr i visse jobs i en ikke alt for fjern fremtid. Det er muligt, at børn, der er født i 2010’erne eller senere, får udleveret en exo på deres første arbejdsdag – f.eks. som busdrenge, landskabsarkitekter eller chauffører. Denne fremtid med fysisk arbejde er tættere på, end de fleste mennesker er klar over!
Teknologier til menneskelig forstærkning: Teknologier, der forbedrer menneskelige evner, f.eks. mentale eller fysiske evner.
Exoskeletter: De kaldes kort og godt exos og er bærbare enheder, der hjælper, støtter eller forstærker bevægelse eller ydeevne gennem fysiske interaktioner (kræfter) med brugerens krop.
Exo-dragter: De kaldes også bløde exoer og er hovedsageligt fremstillet af bløde materialer som tekstiler og fleksibelt gummi.
Elastiske exoer: Disse exos, også kaldet passive exos, indeholder ikke motorer, men bruger i stedet fjedre, håndtag eller andre mekaniske mekanismer til at yde hjælp.
Aktive exoer: Disse typer af bærbare robotter, også kaldet motoriserede exos, bruger motorer eller andre elektriske enheder til at yde assistance.
Sensorer: Enheder, der registrerer eller måler en fysisk egenskab eller stimulus.
[1] Zelik, K. E., Nurse, C. A., Schall Jr, M. C., Sesek, R. F., Marino, M. C., and Gallagher, S. 2022. Et ergonomisk vurderingsværktøj til evaluering af effekten af eksoskeletter på ryggen på skadesrisikoen. App. Ergon. 99:103619. doi: 10.1016/j.apergo.2021.103619
[2] Kermavnar, T., de Vries, A. W., de Looze, M. P. og O’Sullivan, L. W. 2021. Effekter af industrielle rygstøtte-eksoskeletter på kropsbelastning og brugeroplevelse: en opdateret systematisk gennemgang. Ergonomics 64:685-711. doi: 10.1080/00140139.2020.1870162
[3] Nazari, F., Mohajer, N., Nahavandi, D., Khosravi, A., and Nahavandi, S. 2023 Anvendt exoskelet-teknologi: en omfattende gennemgang af fysisk og kognitiv menneske-robot-interaktion. IEEE Trans. Cogn. Dev. Syst. 15:1102-22. doi: 10.1109/TCDS.2023.3241632
[4] Reimeir, B., Calisti, M., Mittermeier, R., Ralfs, L. og Weidner, R. 2023. Effekter af rygstøttende exoskeletter med forskellige funktionelle mekanismer på muskelaktivitet og kinematik i bagagerummet. Wearable Technol. 4:e12. doi: 10.1017/wtc.2023.5
[5] Kozinc, Ž., Babič, J., and Šarabon, N. 2021. Menneskets tryktolerance og virkningerne af forskellige polstringsmaterialer med konsekvenser for udviklingen af exoskeletter og lignende anordninger. Appl. ergon. 93:103379. doi: 10.1016/j.apergo.2021.103379
Når du læser disse ord, er hundredvis af millioner af nerveceller elektrisk og kemisk aktive i din hjerne. Denne aktivitet gør det muligt for dig at genkende ord, fornemme verden, lære, nyde og skabe nye ting og være nysgerrig på verden omkring dig. Faktisk er vores hjerner – Homo sapiens‚ – de mest fascinerende fysiske substanser, der nogensinde er opstået på jorden for ca. 200.000 år siden. Hjernen er så nysgerrig og ambitiøs, at den stræber efter at forstå sig selv og helbrede sine skrøbelige elementer, når den bliver syg. Men på trods af de seneste vigtige fremskridt inden for hjerneforskningen ved vi stadig ikke, hvordan vi skal lægge brikkerne i hjernens puslespil. Det er på grund af dette, at der for nylig er startet flere store hjerneforskningsprojekter rundt om i verden. Vi deltager i et af dem – Human Brain Project (HBP) [1]. Hovedformålet er systematisk at katalogisere alt, hvad vi ved om hjernen, at udvikle geniale eksperimentelle og teoretiske metoder til at undersøge hjernen og at sammensætte alt, hvad vi har lært, til en computermodel af hjernen. Alt dette er muligt, da vores hjerne selv har designet kraftfulde computere, internettet og sofistikerede matematik- og softwareværktøjer, som snart vil være kraftfulde nok til at modellere noget så komplekst som den menneskelige hjerne i computeren. Dette projekt vil give en ny og dybere forståelse af vores hjerne, hjælpe os med at udvikle bedre kure mod dens sygdomme og i sidste ende også lære os, hvordan vi kan bygge smartere, lærende computere. Det vigtige er, at vores hjerne kun har brug for et par måltider om dagen (og måske lidt ekstra slik) for at klare det hele – det er meget mere energieffektivt end selv en simpel computer. Lad os så fortælle dig historien om HBP.
…
Vidste du, at læger kigger på tusindvis af menneskers hjerner hver dag? På hospitaler over hele landet kigger vi ind i patienternes hjerner for at se, om noget er gået galt, så vi kan forstå, hvordan vi kan hjælpe med at behandle den enkelte patients tilstand. Hjerneafbildningsteknologi spiller en vigtig rolle i at hjælpe læger med at diagnosticere og behandle tilstande som hjerneskader . Bag kulisserne er der særlige kameraer, som giver os mulighed for at se dybt ind i patienternes hjerner hver dag.
…
Hjernen har fascineret os i umindelige tider. Nogle af de første seriøse diskussioner om den menneskelige hjerne startede i det gamle Egypten, hvor kongen af Alexandria tillod dissektioner af forbrydere i levende live for at studere menneskets anatomi [1]. De, der udførte dissektionerne, åbnede kranieknoglen og så hjernen i levende live. Da de skar gennem hjernen, opdagede de store rum inde i den. Disse rum var forbundet med hinanden som kamre i et hus. De var også fyldt med en unik, krystalklar væske, som vi nu kender som cerebrospinalvæske eller hjernevæske. De var så begejstrede for dette fund! De troede, at menneskelige sjæl befinder sig i disse væskefyldte kamre. De forsøgte at forstå, hvordan væsken bevæger sig på tværs af disse kamre, fordi de troede, at det kunne forklare, hvordan det menneskelige sind fungerer.
…
Vidste du, at den mad, du spiser, påvirker dit helbred? Vigtigst af alt kan det, du spiser, have en negativ effekt på det mest komplekse organ i din krop: din hjerne! Utroligt nok påvirker den mad, du spiser, neuronerne, som er de vigtigste celler i hjernen. I hjernen forårsager en usund kost, der er rig på fedt og sukker, betændelse i neuroner og hæmmer dannelsen af nye neuroner. Det kan påvirke den måde, hjernen fungerer på, og bidrage til hjernesygdomme som depression. På den anden side er en kost, der indeholder sunde næringsstoffer som f.eks. omega-3-fedtsyrer, gavnlig for hjernens sundhed. En sådan kost forbedrer dannelsen af neuroner og fører til forbedret tænkning, opmærksomhed og hukommelse. Alt i alt gør en sund kost hjernen glad, så vi bør alle være opmærksomme på, hvad vi spiser.
…Få inspiration og viden om praksis og cases, evidens og forskning, kurser, netværksmøder og vores Læringsplatform – alt sammen til at styrke din faglige udvikling.
Du kan til enhver tid trække dit samtykke tilbage ved at afmelde dig nyhedsmailen.
Du modtager om et øjeblik en e-mail med et link, hvor du bekræfter tilmeldingen.
Med venlig hilsen
MiLife
